Optimierung von Verbrennungsmotoren
Schmetterling macht Druck
Auch wenn viele Entwickler mit seinem Ersatz beschäftigt sind, bietet der Viertakt-Benzin-Motor noch einiges an Optimierungspotenzial. Die französische Firma MCE-5 steigert dank variabler Kompression die Energieausbeute um bis zu 35 Prozent.
Die Effizienz von Motoren und Antriebskonzepten hängt - auch wenn es die jeweiligen Verfechter gerne herunterspielen - stark vom Nutzungsprofil des Fahrers ab: Eine Autobahnfahrt ist beispielsweise etwas ganz anderes als der innerstädtische Stop-and-Go-Verkehr. Benziner, Diesel und Hybridantrieb haben alle ihre Berechtigung und damit die Notwendigkeit, die jeweilige Technologie weiter zu entwickeln und zu verbessern.
Die französische Firma MCE-5 konzentriert sich auf den Benzin-Motor und kann beachtliche Fortschritte vorweisen: Ihre Vierzylinder entsprechen der Leistung und dem Drehmomentverlauf Benzinern mit deutlich mehr Zylindern. Dies erreichen die Franzosen bei ihrem MCE-5-VCRi-Motor durch die Kombination von derzeit auf dem Markt verfügbaren Ottomotor-Technologien wie Direkteinspritzung, variablen Ventiltrieb und Abgas-Turboaufladung, mit einem der aktuellen Motorbelastung angepassten Verdichtungsverhältnis. Das Verdichtungsverhältnis hat einen unmittelbaren Einfluss auf den Wirkungsgrad, die Schadstoffemissionen, das Drehmoment und die Motorleistung. Durch das variable Kompression kann jede dieser Eigenschaften deutlich verbessert werden.
Die Idee eines variablen Verdichtungsverhältnis, auch VCR (Variable Compression Ratio) genannt, ist nicht neu. Die ersten VCR-Motorenkonzepte entstanden bereits zu Beginn des letzten Jahrhunderts. Hersteller wie Saab, PSA oder Volkswagen hatten schon vor geraumer Zeit das VCR-Potenzial untersucht und die beträchtlichen Auswirkung auf Energieverbrauch und Schadstoffemissionen erkannt. Dazu wurden mehrere Prototypen gefertigt und deren Leistungen gemessen: Die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs belief sich dabei auf ungefähr 30 Prozent. Allerdings konnten diese Prototypen nicht die Forderungen für eine Serienfertigung erfüllen. So traten Probleme wie unzureichende Lebensdauer, zu hoher Platzverbrauch oder unannehmbare Geräuschemissionen auf.
Im Jahr 1997 trat das Team von MCE-5 an, diese Probleme zu lösen. Bei der Finanzierung verließen sich die Franzosen auf eine Kombination aus über 250 privaten und öffentlichen Partnern - nahezu ein Drittel der Investitionen in Forschung und Entwicklung stammten dabei von der öffentlichen Hand. Die Serienfertigungsprozesse aller Komponenten der MCE-5-Technologie wurden mittlerweile mit Partnern der Zuliefererindustrie geprüft und freigegeben.
Das »Herzstück« ist dabei ein schmetterlingsförmiges Zahnrad, das sowohl die Leistungsübertragung als auch die Einstellung des variablen Verdichtungsverhältnisses ermöglicht. Dazu wird die Pleuelstange in zwei Teile aufgespaltet. Das spezielle Zahlrad verbindet diese beiden Teile und definiert durch seine »Übersetzung« das Verdichtungsverhältnis von 6:1 bis 15:1. Die Steuerung erfolgt dabei über einen Nachlaufzylinder.
- Schmetterling macht Druck
- Präzision für Effizienz
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